[發明專利]具有可控參考物質供應的微電子器件

無效

• 申請號: 200780008907.0
• 申請日: 2007-03-05
• 公開（公告）號: CN101400445A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: J·A·H·M·卡爾曼;M·W·J·普林斯
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;F15C5/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 陳松濤

本發明涉及一種用于操控樣品室中的化驗物質的微電子器件和方法。

這種微電子器件的一個重要范例是可用于檢測血液、唾液和其他人或 動物體液或組織中的目標分子或環境樣品或食物樣品中的分子的生物傳感 器。從WO?2005/010543?A1和WO?2005/010542?A2了解到一種微傳感器， 例如可以將其用在用于檢測標記了磁珠的生物分子的微流體生物傳感器 中。微傳感器件配備有傳感器陣列和巨磁電阻(GMR)，傳感器包括用于產 生磁場的線路，巨磁電阻用于檢測磁化珠產生的雜散場。

上述生物傳感器的重要問題之一是對化驗物質的操縱和控制，該化驗 物質例如為用于化驗的定量校準的化驗試劑。生物傳感器的響應可能會因 為化驗中的若干過程參數而有所變化，這些過程參數例如為目標分子和俘 獲分子之間結合的生化親和常數k_on和k_off、擴散參數、分子以及珠子及傳感 器芯片的涂層的生物活性或珠子的磁性。所述參數可能會隨著例如溫度、 老化和生產變化而變化。最新的方法是向施加樣品的傳感器以外的獨立傳 感器施加已知濃度的目標分子，從而相對于參考曲線校準參考液體的響應。 例如，在孔板中，可以用一些孔進行校準，可以將其他孔用于未知樣品。 在集成器件中，這種方法需要復雜而昂貴的有若干傳感器的多室系統。

除了上述校準問題之外，在生物感測中，例如在夾心、競爭或抑制免 疫測定技術、抗絡合化驗、選擇性阻斷劑化驗或核酸化驗中，試劑的受控 釋放是很重要的。在孔板中，通常利用機器人設備配制試劑。在橫流化驗 中，常常通過在試驗片中溶解糖狀基質來向樣品中添加試劑。

考慮到這種情況，本發明的目的是提供用于實現對微電子器件中的化 驗物質的改善的和更精確的操縱，尤其是測量的裝置。

該目的是通過根據權利要求1所述的微電子器件和根據權利要求11所 述的方法實現的。在從屬權利要求中公開了優選實施例。

根據本發明的微電子器件用于操縱化驗物質。在此處以及下文中，術 語“物質”應當指任何種類的包括若干成分構成的材料的材料。在典型的 情況下，“化驗物質”可以包括樣品或目標成分(例如液體或氣體化學物質， 如生物體液)以及與樣品或其部分接觸的所有物質(例如緩沖鹽、蛋白質、 傳感器表面上的生物俘獲分子、磁性顆粒標記、參考材料等)。“操縱”一 詞應當表示與化驗物質的任何交互，例如測量特征量、研究其屬性、以機 械或化學方式對其進行處理等。該微電子器件包括如下組件：

a)可以在其中提供化驗物質的樣品室。樣品室通常為空腔或填充有某 種材料的腔，該材料(例如凝膠或多孔材料)可以被化驗物質取代或吸收 化驗物質。

b)供應單元，用于以受控方式從儲藏器向所述樣品室中釋放參考物 質。

通過結合能夠以明確的已知方式向樣品室中釋放參考物質的供應單 元，可以很大地擴展微電子器件的功能。將在下文中參考本發明的不同實 施例描述附加功能的特別重要的范例。

保存參考物質的儲藏器可以優選地位于樣品室內部。這樣確保了在釋 放參考物質之后其能夠迅速在樣品室中分布開。此外，這樣就無需微流體 措施(measure)來將參考物質傳輸到樣品室中。

有不同的可能方式來實現具有從儲藏器受控釋放物質的所需能力的供 應單元。在一種特定的實施方式中，該供應單元包括用于在儲藏器中產生 電場，優選為磁場的場發生器。該場發生器例如可以是集成到微電子器件 的襯底中的電極。通過將所述電極連接到電勢或讓電流流經電極，能夠容 易地以精確可控的方式產生電場或磁場。

根據本發明的另一個實施例，該儲藏器被一種材料覆蓋，例如膜或薄 片，可以通過在所述儲藏器中的參考物質上施加排斥力(expelling?force) 以使所述膜或薄片破裂或將其去除。該排斥力例如可以是由電場或磁場或 通過加熱儲藏器而產生的。

在又一實施例中，該微電子器件包括至少一個引導電極，所述引導電 極用于產生磁場或電場，所述磁場或電場能夠將磁交互或電交互顆粒從所 述儲藏器引導到所述樣品室中的目標位置。通過這種方式，與通常的擴散 控制的散布相比，可以在相當大程度上加速這種顆粒向目標位置的運動。

優選地，前述器件包括若干這種引導電極以及耦合到它們以依次激活 電極的控制器。于是可以從儲藏器逐步將顆粒轉移到目標位置。